DE4309344A1 - Antineoplastische Mittel mit verstärkter Wirksamkeit - Google Patents

Antineoplastische Mittel mit verstärkter Wirksamkeit

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Description

Es hat sich überraschend gezeigt, daß die oxidative Metabolisierung über enzymatische α- Hydroxylierung von lipophilen Acetalen durch Cytochrom P450 abhängige Monooxygenasen zur Aktivierung antineoplastischer Gruppen genutzt werden kann.
Diese Monooxygenasen-Aktivierung ist auch im Falle des bekannten Antitumormittels Cyclophosphamid (EndoxanR) wesentlich. Cyclophosphamid generiert erst nach Cytochrom P450- vermittelter Hydroxylierung an der 4-Position und nachfolgender Eliminierung von Acrolein die eigentliche cytotoxische Komponente Phosphoramid-Mustard (Abb. 1).
Abb. 1
Es hat sich herausgestellt, daß diese Aktivierung durch die Verwendung bestimmter acetalischer Gruppen erheblich gesteigert werden kann. Dies läßt sich für die Herstellung stärker wirksamer antineoplastischer Agentien ausnutzen. Gleichzeitig bietet diese acetalische Prodrug-Gruppierung die Möglichkeit, die cytotoxische Wirkkomponente mit einem Spektrum an Trägermolekülen zu koppeln, die einen gezielten Transport zum Tumor ermöglichen bzw. die gezielte Anreicherung an DNA erlauben. Hierdurch sind besser wirksame Antitumormedikamente zugänglich.
Die Verbindungen besitzen die allgemeine Formel:
Dabei ist:
R¹=-H, -CH₃ oder -CH₂CH₃;
R²=-H oder -CH₃;
R³=1. eine cytotoxische Funktion F1, in diesem Falle ist R⁴ ein über die Positionen 1, 2, 6, 11, 16 oder 17 gebundenes Steroid mit Affinität zum Steroidhormonrezeptor oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität;
Beispiele für R²=cytotoxische Funktion F1:
R⁵, R⁶=-H, -CH₂CH₂Cl,
-CH₂CH₂Br,
-CH₂CH₂OSO₂CH₃, -CH₂CH₂OSO₂NH₂, -(CH₂)nOH mit n =1-5, -(CHOC(O)CH₃)nCH₂OC(O)CH₃ mit n=1-5 oder Bestandteil eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems mit 5-7 C-Ringatomen, wobei eines zusätzlich durch ein N oder O ersetzt sein kann (Bsp.: Morpholin, Piperazin)
R⁷ wie R⁵ und R⁶; R⁷ ist jedoch nicht Bestandteil eines heterocyclischen Ringsystems
R⁸=-CH₂CH₂Cl, -CH₂CH₂Br, -CH₂CH₂OSO₂CH₃ oder -CH₂CH₂OSO₂NH₂
R³=2. ein Alkylrest (C₁-C₁₈, gesättigt oder ungesättigt) oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität; in diesem Falle ist R⁴ die cytotoxische Funktion F2;
R⁴=1. eine cytotoxische Funktion F2; in diesem Falle ist R³ ein Alkylrest (C₁-C₁₈, gesättigt oder ungesättigt) oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität;
Beispiele für R⁴=cytotoxische Funktion F2:
R⁵, R⁶=-H, -CH₂CH₂Cl,
-CH₂CH₂Br,
-CH₂CH₂OSO₂CH₃, -CH₂CH₂OSO₂NH₂, -(CH₂)nOH mit n =1-5, -(CHOC(O)CH₃)nCH₂OC(O)CH₃ mit n=1-5 oder Bestandteil eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems mit 5-7 C-Ringatomen, wobei eines zusätzlich durch ein N oder O ersetzt sein kann (Bsp: Morpholin, Piperazin)
R⁷ wie R⁵ und R⁶; R⁷ ist jedoch nicht Bestandteil eines heterocyclischen Ringsystems
R⁸=-CH₂CH₂Cl, -CH₂CH₂Br, -CH₂CH₂OSO₂CH₃ oder -CH₂CH₂OSO₂NH₂
R⁹, R¹⁰=-H, -CH₃, -F, -Cl, -Br oder -OCH₃
R¹¹, R¹²=-H oder -CH₃
R⁴=2. ein über die Positionen 1, 2, 6, 7, 11, 16 oder 17 gebundenes Steroid mit Affinität zum Steroidhormonrezeptor oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität; in diesem Falle ist R³ die cytotoxische Komponente F1.
Die Cytochrom P450 vermittelte Aktivierung der Substanzen ist in Abb. 2 allgemein dargestellt und in Abb. 3 anhand der Beispielverbindung 1 näher verdeutlicht. Die Cytochrom P450 vermittelte Freisetzung des bifunktionellen Alkylans Phosphoramid Mustard aus Beispielverbindung 1 übersteigt jene aus Cyclophosphoramid um 180%.
Abb. 2
Abb. 3
Folgende Beispiele erläutern die Erfindung:
N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[4-(1-ethoxypropoxy)benzyl-]-ester (Beispielverbindung 1) A) 4-(1-Ethoxypropoxy)benzyl-(tert.-butyldiphenylsilyl)ether
Zu 23,5 g (54 mmol) 4-Trimethylsilyloxybenzyl-(tert.-butyldiphenylsilyl)ether (5) in 120 ml abs. Dichlormethan gibt man bei -70°C 13,8 ml (81,4 mmol) 11,1-Diethoxypropan, 4,64 ml (64,8 mmol) Propionaldehyd und 30 µl (0,17 mmol) Trimethylsilyltrifluorsulfonsäure als Katalysator.
Nach 29 h Rühren bei -70°C wird die Reaktion durch Zugabe von 2,1 ml (15,1 mmol) Triethylamin abgebrochen. Nachdem sich der Ansatz auf Raumtemperatur erwärmt hat, überführt man mit insesamt 100 ml Dichlormethan in einen Scheidetrichter. Es wird 2× mit je 100 ml ges. Natriumhydrogencarbonatlösung und 3× mit je 100 ml dest. Wasser ausgeschüttelt. Die über Natriumsulfat getrocknete organische Phase wird zur Trockne eingeengt.
Der TBDPSi-Rest wird anschließend nach der Methode von Hanessian und Lavallee (1975) mit tetra-Butylammoniumfluorid abgespalten.
Verbindung 5 ist aus 4-Hydroxybenzylalkohol nach bekannten Methoden zugänglich: 1. Einführung der TBDP-Si-Gruppe: Hanessian und Lavallee (1975); 2. Einführung des TMSi-Rests: Visser et al. (1980).
B) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-4-(1-ethoxypropoxy)benzyle-ster
0,5 g (20,75 mmol) Natriumhydrid werden in 5 ml abs. Toluol unter Schutzgasatmosphäre suspendiert und auf 0°C gekühlt. Dazu tropft man eine Lösung von 3,4 g (16,17 mmol) 4-(1-Ethoxypropoxy)benzylalkohol in 30 ml abs. Toluol. Man rührt 15 h, wobei sich der Ansatz auf Raumtemperatur erwärmt. Die Alkoholsuspension wird unter Schutzgas quantitativ in einen Tropftrichter überführt und langsam zu einer Lösung von 4,27 g (16,5 mmol) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phophorsäureamiddichlorid in 25 ml Toluol (abs.) bei -30°C getropft. Man rührt 6 h. Die Temperatur des Ansatzes wird zwischen - 40°C und -15°C gehalten.
Anschließend leitet man 45 min lang trockenes Ammoniakgas durch den Reaktionsansatz. Nach Erwärmen auf Raumtemperatur wird mit 100 ml Ethylacetat verdünnt und vom Unlöslichen abfiltriert. Die eingeengte Rohlösung wird an Kieselgel mit Hexan/Ethanol=5=1,5 säulenchromatographisch gereinigt. Man erhält 3,1 g (46,3%) gelblichen Feststoff.
CHN-Analyse: C₁₈H₂₇Cl₂N₂O₄P  MG: 413,3
ber.: C: 46,5% H: 6,6% N: 6,8%  gef.: C: 46,8% H: 6,5% N: 6,6%
Beispielverbindung 1
¹H-NMR (CDCl₃, TMS, 400 MHz)
Daten zur in-vitro-Aktivität: Im Colony forming assay am humanen Lungentumorxenograft LXFL 519 wurde die Zellkolonie-Bildung bereits bei 1 µg/ml (2,4 µmol/l) zu 98% gehemmt. Cyclophosphamid bewirkte erst bei 10 µg/ml eine 40%ige Hemmung.
2. N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[3-(androst-4-en-3-on-17β-yloxy)-3- ethoxy-propyl]ester (Beispielverbindung 2) A) 3-(Androst-4-en-3-on-17β-yloxy)-3-ethoxy-propyl-4-nitrobenzoat
Zu 8 g (22,18 mmol) Androst-4-en-3-on-17β-yl-(trimethylsilyl)ether (Einführung des TMSi-Rests an die 17β-OH-Funktion des Steroids: Visser et al. (1980)) und 8,58 g (28,84 mmol) 3,3-Diethoxypropyl-4-nitrobenzoat (6) gibt man unter Schutzgasatmosphäre 65 ml abs. Dichlormethan. Der Ansatz wird auf -40°C gekühlt. Man gibt 1,6 ml abs. Aceton und 0,7 ml Trimethylsilyltrifluormethansulfonat als Katalysator hinzu, kühlt auf -70°C und rührt bei dieser Temperatur 24 h. Die Reaktion wird durch Zugabe von 10 ml Triethylamin abgebrochen. Nachdem sich der Ansatz auf Raumtemperatur erwärmt hat, wird mit 270 ml Dichlormethan verdünnt, 2× mit je 150 ml ges. Natriumhydrogencarbonat-Lösung und 1× mit 150 ml ges. Natriumhydrogensulfat- Lösung ausgeschüttelt und die org. Phase über Natriumsulfat getrocknet. Die eingeengte Lösung wird an einer Kieselgelsäule mit Hexan/Tetrahydrofuran=3+1 als Elutionsmittel gereinigt. Das Produkt wird aus Hexan/Tetrahydrofuran umkristallisiert.
Verbindung 6 ist aus Ethyl-3,3-diethoxypropionat nach bekannten Methoden zugänglich: 1. Reduktion mit LiAlH₄: Vik (1973); 2. Einführung des 4- Nitrobenzoylrests: Gateau-Olesker et al. (1981).
B) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[3-(androst-4-en-3-on-17β-yloxy)- 3-ethoxy-propyl]ester
Nach Abspaltung des 4-Nitrobenzoylrests in 3-(Androst-4-en-3-on-17β-yloxy)- 3-ethoxy-propyl-4-nitrobenzoat mit 1 M isopropanolischer NaOH werden 1,54 g (3,94 mmol) 3-(Androst-4-en-3-on-17β-yloxy)-3-ethoxy-propanol in 15 ml abs. Dichlormethan und abs. Toluol (1+1) gelöst. Man gibt 2 ml Triethylamin und 2,59 g (10 mmol) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäureamiddichlorid hinzu. Man rührt noch 4 Tage und leitet danach 40 min trockenes Ammoniakgas durch die Reaktionslösung. Nach 30 min Nachrühren wird mit 50 ml Dichlormethan verdünnt und vom Unlöslichen abfiltriert. Die org. Lösung wird eingeengt und der verbleibende Rückstand säulenchromatographisch an Kieselgel mit Dichlormethan/Ethanol/Triethylamin= 10+1+0,1 als Elutionsmittel gereinigt. Man erhält 0,64 g (27,9%, 1,1 mmol) hochviskoses gelbes Öl.
CHN-Analyse: C₂₈H₄₇Cl₂N₂O₅P  MG: 593,6
ber.: C: 56,7% H: 8,0% N: 4,7%  gef.: C: 56,4%, H: 7,9% N: 4,3%
Beispielverbindung 2
¹H-NMR (CDCl₃, TMS, 400 MHz)
Daten zur in-vitro-Aktivität: Im Sulforhodamin-B-Assay an der Mammacarcinomzellinie MCF-7 war die Substanz um den Faktor 6 wirksamer als 4-Hydroperoxycyclophosphamid (HOOCP). IC₅₀ (2)=3,1 µM, IC₅₀ (HOOCP)=18,0 µM (jeweils 29 h Inkubation.
Analog zu 2. wurde hergestellt:
3. N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[3-(estr-4-en-3-on-17β-yloxy)-3- ethoxypropyl]ester (Beispielverbindung 3)
Ausbeute: 35% gelbe Kristalle
CHN-Analyse: C₂₇H₄₅Cl₂N₂O₅P  MG: 593,6
ber.: C: 56,0% H: 7,8% N: 4,8%  gef.: C: 56,3% H: 7,9% N: 4,3%
¹N-NMR (CDCl₃, TMS, 400 MHz): steht mit der angegebenen Struktur im Einklang
Beispielverbindung 3
Daten zur in-vitro-Aktivität: Im Sulforhodamin-B-Assay an der Mammacarcinomzellinie MCF-7 war die Substanz um den Faktor 3 wirksamer als 4-Hydroperoxycyclophosphamid (HOOCP). IC₅₀ (3)=6,90 µM, IC₅₀ (HOOCP)=18,0 µM (jeweils 29 h Inkubation).
4. N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[4-(4-(2-(9-acridyl)aminoe-thyl)amino- 1-ethoxy-butoxy)benzyl]ester (Beispielverbindung 4) A) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[4-((1-ethoxy-4-benzcarbox-y)- butoxy)benzyl]ester (7)
Zu einer Suspension von 0,22 g (9,17 mmol) Natriumhydrid in 12 ml abs. Toluol bei -25°C tropft man eine Lösung von 3,1 g (8,99 mmol) 4-Ethoxy-4- (4-hydroxymethylphenoxy)butylbenzoat (8) in 10 ml abs. Toluol. Nach vollständiger Zugabe rührt man noch 2,5 h bei -20°C bis -25°C und kühlt anschließend auf -40°C ab.
Die -40°C kalte Alkoholatsuspension wird unter Schutzgasatmosphäre zu einer auf -35°C gekühlten Lösung von 2,37 g (9,17 mmol) N,N-Bis-(2-chlorethyl) phosphorsäureamiddichlorid in 20 ml abs. Toluol gegeben. Man rührt 4 h bei Temperaturen zwischen -35°C und -15°C.
Nach Erwärmung auf -10°C leitet man 45 min lang trockenes Ammoniakgas durch den Ansatz und erwärmt danach auf Raumtemperatur. Nach Verdünnen mit 150 ml Ethylacetat wird vom Unlöslichen abgenutscht und das Filtrat eingeengt. Der Rückstand wird in wenig Dichlormethan/Aceton=1+1 aufgenommen und an einer Kieselgelsäule mit Dichlormethan/Aceton=1+1 gereinigt.
Verbindung 8 wird aus Verbindung 5 und Benzoesäure-(4,4-diethoxybutyl)- ester (9) analog der bei Beispielverbindung 1 beschriebenen Umsetzungen hergestellt. Verbindung 9 ist aus 1,4-Butandiol über übliche Methoden zugänglich: 1. Umsetzung einer OH-Gruppe im 1,4-Butandiol mit Benzoylchlorid; 2. Oxidation der zweiten OH-Gruppe mit Pyridiniumchlorochromat zum Aldehyd; 3. Herstellung des Diethylacetals 9 aus dem Aldehyd (analog Roelofsen und van Bekkum (1972)).
B) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[4-(1-ethoxy-4-((2-aminoet-hyl) amino)butoxy)benzyl]ester (10)
Zunächst wird der Benzoylrest in Verbindung 7 mit gesättigter methanolischer Ammoniak-Lösung abgespalten. Dann wird die nun freie OH- Funktion mit Methansulfonsäurechlorid als Methansulfonsäureester aktiviert und mit 1,2 Diaminoethan zu Verbindung 10 umgesetzt (analog Palmer et al. (1990)).
C) N,N-Bis-(2-chlorethyl)phosphorsäurediamid-[4-(4-(2-(9-acridyl)aminoe-thyl) amino-1-ethoxy-butoxy)benzyl]ester
120 mg (0,25 mmol) Verbindung 10 werden in 2,1 ml abs. Methanol gelöst. Dazu gibt man 63 mg (0,3 mmol) 9-Methoxyacridin (Herstellung nach Lehmstedt (1935)) und rührt 26 h bei Raumtemperatur. Der Ansatz wird vom Lösemittel befreit, 6mal mit je 0,75 ml Diethylether gewaschen und anschließend im Hochvakuum getrocknet. Man erhält 93 mg (56%, 0,14 mmol) hygroskopische orangenfarbene Kristalle.
CHN-Analyse: C₃₂H₄₂Cl₂N₂O₄P  MG: 662,61
ber.: C: 58,0% H: 6,4% N: 10,6%  gef.: C: 57,6% H: 6,1% N: 11,0%
Beispielverbindung 4
¹H-NMR (CDCl₃, TMS, 400 MHz)
Daten zur in-vitro-Aktivität: Im Sulforhodamin-B-Assay an der Mammacarcinomzellinie MCF-7 war die Substanz um den Faktor 5 wirksamer als 4-Hydroperoxycyclophosphamid (HOOCP). IC₅₀ (4)=3,7 µM, IC₅₀ (HOOCP)=118,0 µM (jeweils 29 h Inkubation).

Claims (3)

1. Antineoplastische Mittel mit verstärkter Wirksamkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgende acetalische Struktur I als Wirksubstanz aufweisen: Dabei ist:
R¹=-H, -CH₃ oder -CH₂CH₃;
R²=-H oder -CH₃;
R³=1. eine cytotoxische Funktion F1, in diesem Falle ist R⁴ ein über die Positionen 1, 2, 6, 11, 16 oder 17 gebundenes Steroid mit Affinität zum Steroidhormonrezeptor oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität;
R³=2. ein Alkylrest (C₁-C₁₈, gesättigt oder ungesättigt) oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität; in diesem Falle ist R⁴ die cytotoxische Funktion F2;
R⁴=1. eine cytotoxische Funktion F2; in diesem Falle ist R³ en Alkylrest (C₁-C₁₈, gesättigt oder ungesättigt) oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität;
R⁴=2. ein über die Positionen 1, 2, 6, 7, 11, 16 oder 17 gebundenes Steroid mit Affinität zum Steroidhormonrezeptor oder ein Trägermolekül mit DNA-Affinität; in diesem Falle ist R³ die cytotoxische Komponente F1.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß R³ die cytotoxische Funktion F1 ist worin bedeuten:
R⁵, R⁶=-H, -CH₂CH₂Cl,
-CH₂CH₂Br,
-CH₂CH₂OSO₂CH₃, -CH₂CH₂OSO₂NH₂, -(CH₂)nOH mit n =1-5, -(CHOC(O)CH₃)nCH₂OC(O)CH₃ mit n=1-5 oder Bestandteil eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems mit 5-7 C-Ringatomen, wobei eines zusätzlich durch ein N oder O ersetzt sein kann (Bsp.: Morpholin, Piperazin)
R⁷ wie R⁵ und R⁶; R⁷ ist jedoch nicht Bestandteil eines heterocyclischen Ringsystems
R⁸=-CH₂CH₂Cl, -CH₂CH₂Br, -CH₂CH₂OSO₂CH₃ oder -CH₂CH₂OSO₂NH₂.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß R⁴ die cytotoxische Funktion F2 ist worin bedeuten:
R⁵, R⁶=-H, -CH₂CH₂Cl,
-CH₂CH₂Br,
-CH₂CH₂OSO₂CH₃, -CH₂CH₂OSO₂NH₂, -(CH₂)nOH mit n =1-5, -(CHOC(O)CH₃)nCH₂OC(O)CH₃ mit n=1-5 oder Bestandteil eines gesättigten heterocyclischen Ringsystems mit 5-7 C-Ringatomen, wobei eines zusätzlich durch ein N oder O ersetzt sein kann (Bsp: Morpholin, Piperazin)
R⁷ wie R⁵ und R⁶; R⁷ ist jedoch nicht Bestandteil eines heterocyclischen Ringsystems
R⁸=-CH₂CH₂Cl, -CH₂CH₂Br, -CH₂CH₂OSO₂CH₃ oder -CH₂CH₂OSO₂NH₂
R⁹, R¹⁰=-H, -CH₃, -F, -Cl, -Br oder -OCH₃
R¹¹, R¹²=-H oder -CH₃.
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